Современная электроника №7/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2022 пазон применимости томографа. Принципиальное отличие томографов с разной магнитной индукцией состо- ит в детализации и чёткости получае- мых томограмм. В качестве примера на рис. 5 показаны томограммы головно- го мозга, полученные при магнитной индукции 1,5 и 3 Тл [10]. Томограмма низкого разрешения не позволяет выявить начальную патоло- гию, например небольшую опухоль. Кроме того, влияют артефакты МРТ (от лат. artefaktum – искусственно сделанное) – искусственные погреш- ности в процессе МРТ-исследования, значительно ухудшающие качество изображения. Артефакты оказывают негативное влияние на возможности адекватной оценки изображения экс- пертом (снижают информативность), а также могут создавать иллюзию пато- логии. Существует много причин артефак- тов, но главной причиной является наличие в рабочей зоне томографа ферромагнитных металлических объ- ектов, которые создают собственное магнитное поле и вызывают неодно- родность основного магнитного поля. В результате этого изменяется частота прецессии протонов водорода, проис- ходит локальная потеря сигнала и иска- жение изображения. По этой причине существуют ограничения в обследова- нии пациентов с металлическими кар- диостимуляторами, стентами, зубными протезами и имплантами. Далее переходим к радиочастотным соединителям и их роли в МРТ. 5. Требования к радиочастотным соединителям и кабелям для МРТ 5.1. Немагнитность соединителей В зоне действия основного магнит- ного поля МР-томографа использу- ется большое количество радиоча- стотных соединителей, контактов, катушек и кабелей для передачи и приёма импульсных радиочастотных сигналов. Соединители и кабельные сборки необходимы для электриче- ской связи радиочастотных передат- чиков и приёмников внутри градиент- ных катушек, которые подвергаются воздействию магнитного поля внутри томографа. Кроме того, они переда- ют радиочастотные сигналы в систе- му МРТ. Их используют также внутри объёмных и поверхностных ради- очастотных катушек. Многоканаль- ные радиочастотные катушки могут при этом иметь до 32 поверхностных катушек [10]. Если бы в МР-томографе были при- менены соединители, изготовленные из магнитных материалов, то в них при приложении магнитного поля с напряжённостью H внутри материала соединителя появлялась бы намагни- ченность M: M = χ H, где χ – магнитная восприимчивость. Намагниченность соединителя гене- рирует возмущающее поле с напряжён- ностью H 1 , которое искажает основ- ное магнитное поле [11, 12]. При этом напряжённость возмущающего поля H 1 зависит не только от магнитной вос- приимчивости материала соедини- теля, но и от расстояния между ним и точкой, в которой измеряется магнит- ное поле, и от размеров соединителя. Для крупных соединителей H 1 боль- ше, чем для миниатюрных соедини- телей. Чем меньше величина χ и чем ближе к единице магнитная проница- емость, тем меньше соединитель воз- мущает внешнее магнитное поле (тем он прозрачнее для поля). Поэтому для изготовления немагнитных радиоча- стотных соединителей непригодны суперпарамагнитные и тем более фер- ромагнитные металлы. В качестве кон- струкционных металлов и покрытий в немагнитных соединителях применя- ют только металлы с магнитной про- ницаемостью, близкой к единице [13]. Возмущающее поле значительно ухудшает качество получаемых томо- грамм, поэтому основное требование к радиочастотным соединителям для МРТ – это немагнитность. Это означа- ет, что магнитная восприимчивость материала соединителя должна быть как можно меньше, а более привыч- ный параметр – относительная маг- нитная проницаемость μ = 1+ 4 ϖ χ – как можно ближе к единице. Чем ближе к 1 относительная магнитная проницае- мость материалов соединителя, тем он более прозрачен для магнитного поля и тем меньше влияет на него. Поэтому для изготовления соединителей для МР-томографов применяют материа- лы с исключительно низким уровнем магнитных свойств [14]. Корпуса и центральные проводни- ки соединителей изготавливают из отобранных прутков латуни и берил- лиевой бронзы с относительной маг- нитной проницаемостьюменее 1,0001, прошедшие 100% контроль на магни- тометре. Немагнитную аустенитную нержавеющую сталь не рекомендует- ся применять для изготовления кор- пусов соединителей. При деформа- ции эта сталь приобретает слабые ферромагнитные свойства в резуль- тате частичного распада аустенитно- го γ -раствора и выделения магнитной α -фазы [15]. Цанговый проводник сое- динителей всегда изготавливают из термически упрочнённой бериллие- вой бронзы. Материалом изолятора чаще всего является фторопласт. Требование немагнитности предъяв- ляется также и покрытиям поверхности деталей соединителей [15]. Основным покрытием корпусов соединителей является золото толщиной 0,5–1,5 мкм по подслою меди. Для этой цели при- меняют также сплав «белая бронза»: медь (55%), олово (25–30%), цинк (15– 20%) толщиной до 4 мкм. В немагнит- ных соединителях недопустимо при- менение магнитного гальванического никеля в качестве основного покрытия и барьерного слоя под другие покры- тия. Вместо гальванического никеля применяют химически осаждённый никель, являющийся сплавом никеля с 10–13,5% фосфора. Он имеет аморф- ную структуру и немагнитен. Так, например, компания Rosenberger при- меняет покрытие AuroDur: 0,15 мкм золота поверх химически осаждённо- го никеля толщиной 2–3 мкм. Компа- ния Radiall использует аналогичное покрытие NPGP. Цанговые контакты соединителей всегда покрывают немаг- нитным износостойким сплавом золо- то-кобальт. 5.2. Низкий уровень потерь В настоящее время созданы МР-томографы, в которых для улуч- шения разрешения и увеличения отношения сигнал/шум значитель- но увеличена индукция магнитного поля: с 1,5–3 Тл до 7 или даже до 10 Тл. Одним из важных последствий уве- личения индукции магнитного поля является более высокая рабочая часто- Рис. 5. Томограммы, полученные при магнитной индукции: а) 1,5 Тл, б) 3 Тл а б